步進電機相關知識

2022-08-29 07:51:03 字數 3876 閱讀 8930

步進電機是一種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。通俗一點講:當步進驅動器接收到乙個脈衝訊號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動乙個固定的角度(及步進角)。

您可以通過控制脈衝個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時您可以通過控制脈衝頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。

步進電機的「保持轉矩」和「定位轉矩」有何不同

保持轉矩是指電機各相繞組通電額定電流,且處於靜態鎖定狀態時,電機所能輸出的最大轉矩,是電機選型時最重要的引數之一。定位轉矩是指電機各相繞組不通電且處於開路狀態時, 由於混合式電機轉子上有永磁材料產生磁場,從而產生的轉矩。一般定位轉矩遠小於保持轉矩。

什麼是保持轉矩(holding torque)

保持轉矩(holding torque)是指步進電機通電但沒有轉動時,定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的引數之一,通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由於步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減,輸出功率也隨速度的增大而變化,所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的引數之一。

比如,當人們說的步進電機,在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為的步進電機。

什麼是啟動轉矩(detent torque)

detent torque 是指步進電機沒有通電的情況下,定子鎖住轉子的力矩。detent torque 在國內沒有統一的翻譯方式,容易使大家產生誤解;由於反應式步進電機的轉子不是永磁材料,所以它沒有detent torque。

為什麼步進電機的力矩會隨轉速的公升高而下降

當步進電機轉動時,電機各相繞組的電感將形成乙個反向電動勢;頻率越高,反向電動勢越大。在它的作用下,電機隨頻率(或速度)的增大而相電流減小,從而導致力矩下降。

為什麼步進電機高於一定速度就無法啟動,並伴有嘯叫

步進電機有乙個技術引數:空載啟動頻率,即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈衝頻率,如果脈衝頻率高於該值,電機不能正常啟動,可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下,啟動頻率應更低。

如果要使電機達到高速轉動,脈衝頻率應該有加速過程,即啟動頻率較低,然後按一定加速度公升到所希望的高頻(電機轉速從低速公升到高速)。

如何克服兩相混合式步進電機的振動和雜訊

步進電機低速轉動時振動和雜訊大是其固有的缺點,一般可採用以下方案來克服:

a.如步進電機正好工作在共振區,可通過改變減速比等機械傳動避開共振區;

b.採用帶有細分功能的驅動器,這是最常用的、最簡便的方法;

c.換成步距角更小的步進電機,如三相或五相步進電機;

d.換成交流伺服電機,幾乎可以完全克服震動和雜訊,但成本較高;

e.在電機軸上加磁性阻尼器,市場上已有這種產品,但機械結構改變較大。

細分驅動器的細分數是否能代表精度

步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術(請參考有關文獻),其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動,提高電機的運轉精度只是細分技術的乙個附帶功能。比如對於步進角為1.8°的兩相混合式步進電機,如果細分驅動器的細分數設定為4,那麼電機的運轉解析度為每個脈衝0.

45°,電機的精度能否達到或接近0.45°,還取決於細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大;細分數越大精度越難控制。

串聯接法和並聯接法有什麼區別

四相混合式步進電機與驅動器的串聯接法和並聯接法有什麼區別?

四相混合式步進電機一般由兩相驅動器來驅動,因此,連線時可以採用串聯接法或並聯接法將四相電機接成兩相使用。串聯接法一般在電機轉速較低的場合使用,此時需要的驅動器輸出電流為電機相電流的0.7倍,因而電機發熱小;並聯接法一般在電機轉速較高的場合使用(又稱高速接法),所需要的驅動器輸出電流為電機相電流的1.

4倍,因而電機發熱較大。

如何確定步進電機驅動器的直流供電電源

a.電壓的確定

混合式步進電機驅動器的供電電源電壓一般是乙個較寬的範圍(比如im483的供電電壓為12~48vdc),電源電壓通常根據電機的工作轉速和響應要求來選擇。如果電機工作轉速較高或響應要求較快,那麼電壓取值也高,但注意電源電壓的紋波不能超過驅動器的最大輸入電壓,否則可能損壞驅動器。

b.電流的確定

供電電源電流一般根據驅動器的輸出相電流i來確定。如果採用線性電源,電源電流一般可取i的1.1~1.3倍;如果採用開關電源,電源電流一般可取i 的1.5~2.0倍。

混合式步進電機驅動器的離線訊號free使用

當離線訊號free為低電平時,驅動器輸出到電機的電流被切斷,電機轉子處於自由狀態(離線狀態)。在有些自動化裝置中,如果在驅動器不斷電的情況下要求直接轉動電機軸(手動方式),就可以將free訊號置低,使電機離線,進行手動操作或調節。手動完成後,再將free訊號置高,以繼續自動控制。

如何調整兩相步進電機通電轉動方向

只需將電機與驅動器接線的a+和a-(或者b+和b-)對調即可。

選擇步進電機

步進電機是一種能將數字輸入脈衝轉換成旋轉或直線增量運動的電磁執行元件。每輸入乙個脈衝電機轉軸步進乙個步距角增量。電機總的回轉角與輸入脈衝數成正比例,相應的轉速取決於輸入脈衝頻率。

選擇步進電機時,首先要保證步進電機的輸出功率大於負載所需的功率。而在選用功率步進電機時,首先要計算機械系統的負載轉矩,電機的矩頻特性能滿足機械負載並有一定的餘量保證其執行可*。在實際工作過程中,各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的範圍內。

一般地說最大靜力矩mjmax大的電機,負載力矩大。

選擇步進電機時,應使步距角和機械系統匹配,這樣可以得到工具機所需的脈衝當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈衝當量,一是可以改變絲杆的導程,二是可以通過步進電機的細分驅動來完成。但細分只能改變其解析度,不改變其精度。

精度是由電機的固有特性所決定。

選擇功率步進電機時,應當估算機械負載的負載慣量和工具機要求的啟動頻率,使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的餘量,使之最高速連續工作頻率能滿足工具機快速移動的需要。

選擇步進電機需要進行以下計算:

(1)計算齒輪的減速比

根據所要求脈衝當量,齒輪減速比i計算如下:

i=(φ.s)/(360.δ) (1-1) 式中φ ---步進電機的步距角(o/脈衝)

s ---絲杆螺距(mm)

δ---(mm/脈衝)

(2)計算工作台,絲杆以及齒輪折算至電機軸上的慣量jt。

jt=j1+(1/i2)[(j2+js)+w/g(s/2π)2] (1-2)式中jt ---折算至電機軸上的慣量(

j1、j2 ---齒輪慣量(

js ----絲杆慣量( w---工作台重量(n)

s-----絲杆螺距(cm)

(3)計算電機輸出的總力矩m

m=ma+mf+mt (1-3)

ma=(jm+jt).n/t×1.02×10ˉ2 (1-4)式中ma ---電機啟動加速力矩(

jm、jt---電機自身慣量與負載慣量(

n---電機所需達到的轉速(r/min)

t---電機公升速時間(s)

mf=( (1-5)

mf---導軌摩擦折算至電機的轉矩(

u---摩擦係數

η---傳遞效率

mt=( (1-6)

mt---切削力折算至電機力矩(

pt---最大切削力(n)

(4)負載起動頻率估算。數控系統控制電機的啟動頻率與負載轉矩和慣量有很大關係,其估算公式為

fq=fq0[(1-(mf+mt))/ml)÷(1+jt/jm)] 1/2 (1-7)式中fq---帶載起動頻率(hz)

fq0---空載起動頻率

ml---起動頻率下由矩頻特性決定的電機輸出力矩(

若負載引數無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進行估算.

(5)執行的最高頻率與公升速時間的計算。由於電機的輸出力矩隨著頻率的公升高而下降,因此在最高頻率時,由矩頻特性的輸出力矩應能驅動負載,並留有足夠的餘量。

(6)負載力矩和最大靜力矩mmax。負載力矩可按式(1-5)和式(1-6)計算,電機在最大進給速度時,由矩頻特性決定的電機輸出力矩要大於mf與mt之和,並留有餘量。一般來說,mf與mt之和應小於(0.

2 ~0.4)mmax.

步進電機基礎知識入門

步進電機小知識 1.什麼是步進電機?步進電機是一種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。通俗一點講 當步進驅動器接收到乙個脈衝訊號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動乙個固定的角度 及步進角 您可以通過控制脈衝個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的 同時您可以通過控制脈衝頻率來控制電機轉動的速度和加速度...

步進電機實驗

2 控制鍵盤功能說明 設定鍵 手動單步執行方式和連續執行各方式的選擇。拍數鍵 單三拍 雙三拍 三相六拍等執行方式的選擇。相數鍵 電機相數 三相 四相 五相 的選擇。轉向鍵 電機正 反轉選擇。數字鍵 預置步數的資料位設定。資料鍵 預置步數字的資料設定。執行鍵 執行當前執行狀態。復位鍵 由於意外原因導致...

伺服電機,步進電機區別

步進電機是一種離散運動的裝置,它和現代數字控制技術有著本質的聯絡。在目前國內的數字控制系統中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統的出現,交流伺服電機也越來越多地應用於數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢,運動控制系統中大多採用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動機。雖然兩者...